Циклическая усталость при изгибе нержавеющей стальной проволоки: где начинаются разрушения

Проволока, которая выдерживает один изгиб, и проволока, которая выдерживает миллион циклов, — это два разных спецификации, даже если обе имеют одинаковую марку и одинаковый диаметр. Усталость — это поверхностная проблема и проблема амплитуды напряжения, а марка лишь устанавливает отправную точку.

Эта проволока поставляется диаметром от 0,15 мм до 12 мм, отожженная при 550-750 Н/мм2 или в пружинном состоянии, марок 304 и 316L. Для циклической нагрузки диапазон растяжения, уровень контроля поверхности и радиус изгиба в конструкции согласовываются вместе, поскольку каждый из них влияет на ожидаемый срок службы.

Три переменные определяют, выдержит ли проволока циклические нагрузки: амплитуда напряжения, которую она испытывает, состояние ее поверхности и среднее напряжение, оставшееся в ней из-за приданной ей формы.

Спецификации продукта

Три переменные

Амплитуда напряжения, а не прочность на растяжение

Проволока, нагруженная до 60% своей прочности на растяжение и разгруженная миллион раз, разрушится от усталости задолго до того, как достигнет этой нагрузки один раз. Соответствующим показателем является переменное напряжение при изгибе, которое зависит от радиуса: более тугой радиус увеличивает поверхностное растяжение на внешней стороне изгиба.

Дефекты поверхности как стартовые точки трещин

На проволоке, подвергающейся циклическим нагрузкам, внешняя сторона изгиба находится под растяжением. Линия от волоки, царапина или заусенец на этой поверхности концентрирует напряжение и становится источником трещины, в то время как тот же дефект на прямой статической детали безвреден. Вот почему контроль поверхности указан как отдельный пункт для циклической нагрузки.

Среднее напряжение от установленной формы

Проволока, предварительно изогнутая в форму, несет остаточное напряжение до приложения какой-либо нагрузки. Это среднее напряжение смещает весь цикл, и деталь, уже находящаяся под растяжением, имеет меньше пространства для поглощения переменной составляющей.

Правила проектирования, повышающие срок службы

Держите радиус выше предела формовки

Радиус изгиба, равный одному диаметру проволоки, является практическим минимумом для отожженной проволоки; ниже этого значения внешняя сторона изгиба подвергается чрезмерному растяжению еще до того, как деталь начнет двигаться. Для циклически нагруженных деталей радиус должен быть большим, а не на пределе.

Поддерживайте пролет

Длинные неподдерживаемые пролеты вибрируют на собственной частоте, и этот резонанс добавляет циклы, которые не были учтены в конструкции. Промежуточные опоры или более короткий пролет часто дают больший срок службы, чем более прочная проволока.

Держите сварные швы вне зоны изгиба

Сварной шов на изгибе является как концентратором напряжений, так и более грубой микроструктурой. Там, где сварная сборка будет подвергаться циклическим нагрузкам, соединение должно располагаться на прямом участке.

Применение

Вибрационные сита и разделительные сетки

Тканые и сварные сетки диаметром 0,5-3 мм, где проволока подвергается непрерывному изгибу с малой амплитудой, а дефекты поверхности определяют интервал службы.

Плетеные шланги и армирование кабелей

Тонкая проволока, сплетенная вокруг сердечника, изогнутая по малому радиусу и подвергающаяся циклическим нагрузкам при изгибе шланга в процессе эксплуатации.

Зажимы, пружины и фиксирующие формы

Детали, сформированные один раз, а затем многократно изгибаемые, где мягкое состояние и большой радиус изгиба удерживают зону изгиба ниже точки упрочнения при деформации.

Преимущества продукта

• Поверхность рассматривается как переменная усталости- линии от волоки и царапины проверяются при циклической нагрузке, а не усредняются при общей проверке поверхности.
• Диапазон растяжения фиксируется по заказу- один диапазон по катушкам обеспечивает постоянную силу формовки и результирующее остаточное напряжение.
• Два состояния из одного источника- отожженная для деталей, сформированных, а затем подвергнутых циклическим нагрузкам, пружинное состояние для деталей, которые должны сохранять форму под нагрузкой.
• Указания по проектированию- минимальный радиус изгиба, поддержка пролета и положение сварного шва описаны как часть выбора.
• Диапазон марок указан четко- 304 для общего применения, 316L, где хлориды или промывка добавляют коррозию к случаю усталости.
• Полный диапазон размеров- 0,15-12 мм, поэтому проволока для сит и конструкционная проволока указываются на одной и той же основе.

Контроль качества

Марка заготовки проверяется перед волочением. Диаметр измеряется в процессе производства и на концах катушки, прочность на растяжение и удлинение тестируются на каждую партию по ISO 6892-1, а поверхность проверяется на наличие линий от волоки, царапин и заусенцев. Циклическое изгибание или кручение может проводиться на образцах, если это требуется в применении.

Примечания по выбору и заказу

1. Укажите наименьший радиус изгиба и ожидаемое количество циклов в эксплуатации.
2. Укажите, какая сторона проволоки находится под растяжением при изгибе, чтобы можно было сосредоточить контроль поверхности на ней.
3. Подтвердите, предварительно ли деталь изогнута в форму, так как это добавляет среднее напряжение.
4. Укажите расстояние между опорами, чтобы резонанс был учтен до выбора марки.
5. Предоставьте размеры и годовой объем для проверки допусков и упаковки.

Отправьте диаметр, радиус изгиба, количество циклов и условия эксплуатации для технического подтверждения и расчета стоимости.